bitstream/item/58043/1/CUsersPiazzonDocuments479.pdfProjeto: 16.00.30.004

COMIN, J. J.

HIGARASHI, M. M.

MATTEI, R. M.

MULLER, S.

OLIVEIRA, P. A. V. de

SARDÁ, L. G.

Infoteca-e

IntroduçãoOs resíduos animais são responsáveis pela emissãode uma complexa gama de gases cujos impactosatmosféricos são bastante reconhecidos. Dentreesses poluentes podem ser destacados o NH3, gasescontribuintes para o efeito estufa (CO2, CH4, N2O) ecompostos orgânicos voláteis relacionados a odoresofensivos (ácidos graxos voláteis, aromáticos,sulfurados, amidas e álcoois).As espécies emitidas podem variar quantitativa equalitativamente, de acordo com os manejosadotados (NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES,2003). Atualmente, muito tem sido discutido arespeito da necessidade do estabelecimento de boaspráticas voltadas para a mitigação da poluiçãoatmosférica relacionada às atividades agropecuáriasutilizando diversas ferramentas, tais como nutrição,manejo da produção e dos resíduos.Medidas diretas da evolução de gases de superfíciesemissoras fornecem informações essenciais para odesenvolvimento de modelos precisos de dispersãopara prever o movimento da “pluma”, o qual éimprescindível para se determinar o grau e a extensãodo impacto atmosférico de uma determinadainstalação ou atividade (NANGIA et al., 2001).Nas últimas décadas, inúmeras metodologias têmsido desenvolvidas visando quantificar a emissão degases de sistemas de manejo e tratamento dedejetos. Estas metodologias variam em termos decomplexidade, custo e precisão analítica, entretanto,ainda não existe um consenso quanto àquelas queatendem os requisitos necessários para seremadotadas como “métodos padrão”.No Brasil, grande parte dos trabalhos sobre emissõesde gases de efeito estufa se concentra nos estudosde emissão em solos agrícolas, nos quais se utilizammetodologias de coleta ou captura alcalina (CO2) ouácida (NH3) dos gases de interesse no campo pormeio de câmaras estáticas semi-abertas. Aquantificação, nesse tipo de análise, é realizadaposteriormente em laboratórios, através de métodostitulométrico, cromatográfico ou espectrométrico(COSTA et al., 2006). Tais técnicas se caracterizam1 Química, D.Sc em Química, pesquisadora da Embrapa Suínos e Aves, Concórdia, SC, martha@cnpsa.embrapa.br2 Engenheira Agrônoma, M.Sc em Agroecossistemas, acadêmica da UFSC, Florianópolis, SC, luanasarda@yahoo.com.br3 Engenheira Ambiental, Universidade do Contestado, Concórdia, SC, susamuller@hotmail.com4 Engenheiro Agrícola, Ph.D em Sciences de Environnement, pesquisador da Embrapa Suínos e Aves, Concórdia, SC,paolive@cnpsa.embrapa.br5 Bióloga, B.Sc em biologia, analista da Embrapa Suínos e Aves, Concórdia, SC, mmattei@cnpsa.embrapa.br6 Engenheiro Agrônomo, D.Sc em Biologia e Agronomia, professor da UFSC, Florianópolis, SCComunicadoTécnico479ISSN 0100-8862Versão EletrônicaSetembro, 2010Concórdia, SCMetodologia para Medir aEmissão de CH4, CO2 e H2Sem Compostagem de Dejetosde SuínosMartha Mayumi Higarashi1Luana Goulart Sardá2Susana Muller3Paulo Armando Victória de Oliveira4Rosemari Martini Mattei5Jucinei José Comin6Foto: Martha  M. Higarashi2     Metodologia para Medir a Emissão de CH4, CO2 e H2S em Compostagem de Dejetos de Suínospela sensibilidade, uma vez que permitem a pré-concentração das amostras por períodosprolongados. Entretanto, apresentam altavariabilidade e demandam um tempo muito longopara a obtenção das respostas. Isso torna o métodoinadequado como uma ferramenta para o diagnósticode manejo e tomada de medidas corretivas emsistemas de tratamento.Nos recentes debates promovidos por fórunscientíficos sobre metodologias analíticas paraemissões gasosas, existe um consenso de que ummétodo ideal deveria permitir a automatização dasanálises, com as medidas sendo tomadas de formacontínua in situ. Essa última condição éimprescindível para o melhor entendimento dascomplexas interações ambiente/manejo/emissões, oque é fundamental para se predizer mecanismos deemissão, transporte e destino (modelagem).As amostragens, nesse caso, são normalmenteobtidas através de sistemas denominados dinâmicos,nos quais se realiza o acompanhamento temporal dataxa de emissão dos gases, sendo possível medir ainfluência de fatores como hora do dia, temperatura,umidade e do tipo de manejo aplicado, entre outros.Os sistemas dinâmicos apresentam como principaisvantagens a minimização de interferências causadaspela alta concentração e pressão, característico deambientes de headspace, onde o acúmulo de gases émantido por períodos muito prolongados. A principaldesvantagem desses sistemas são os altos custos,tanto dele em si quanto pelo fato de que, por nãoapresentarem um mecanismo de pré-concentraçãoamostral, tais sistemas demandam equipamentos dedetecção em tempo real de alta sensibilidade, taiscomo detector fotoacústico ou de espectroscopia deabsorção por laser de diodo sintonizável. Ossistemas dinâmicos mais empregados atualmente sãoo túnel de vento e a câmara dinâmica.Assim sendo, apesar de suas limitações, as câmarasestáticas ainda são amplamente utilizadas paramedidas de emissão em campo, por exemplo, de CO2e CH4 de aterros sanitários e solos agrícolas, emvirtude do seu custo relativamente baixo, fácilinstalação e fácil operação. No entanto, de acordocom estudos recentes (ISHIMORI et al., 2009), otempo de coleta ou acúmulo dos gases na câmaradeve ser minimizado, quando o método é empregadosobre superfícies que apresentam alta emissão degases, tais como aterros e leiras de compostagem,uma vez que o erro relativo aumenta conformeaumenta a duração da medida.O objetivo do presente trabalho foi desenvolver umametodologia com equipamento de menor custo quepermita realizar in situ medidas simultâneas daemissão dos gases de efeito estufa - metano (CH4) egás carbônico (CO2) - e do gás causador de mauodor - gás sulfídrico (H2S), em superfícies decompostagem de dejetos de suínos.A técnica permite realizar um rápido diagnóstico doandamento do processo de compostagem, atravésdo monitoramento da respiração microbiológica(aeróbia - CO2 e anaeróbia - CH4) na biomassa,possibilitando realizar medidas corretivas comorevolvimentos, aplicação ou suspensão de novasaplicações, etc. Além de permitir identificar omomento em que a estabilização do composto foiatingida (BERNAL et al., 2009).Materiais e MétodosAs medidas das emissões de gases foram realizadasdiretamente sobre a superfície das leiras decompostagem utilizando uma câmara estáticacilíndrica de PEAD (r = 0,123 m e h = 0,240 m)para a captação e concentração dos gases emitidospela área coberta pela câmara, a qual correspondia a0,048 m2. Os gases acumulados no headspace eramaspirados a uma vazão de 0,5 L/min pelo monitorportátil de gases modelo X-AM 7000 da Draeger,equipado com sensores infravermelhos para amedição dos gases metano (CH4) e dióxido decarbono (CO2), e um sensor eletroquímico paramedição de gás sulfídrico (H2S).A função da câmara foi pré-concentrar os gases detal forma que se pudesse atingir o limite de detecçãodo equipamento, tomando-se o cuidado de nãoselecionar períodos de concentração muitoprolongados, a fim de minimizar problemas cominterferentes, tais como vapor d’água e outros gases.Foram realizadas diversas medidas testandodiferentes tempos de coleta, a fim de se escolher omais apropriado para os gases avaliados e ascondições experimentais. A escolha do tempo idealconsiderou critérios analíticos clássicos paraanálise/amostragem de gases, tais como ponto deinflexão na curva de calibração (gráfico t x C),saturação na atmosfera do headspace da câmaraestática, interferentes, entre outros (MANAHAM, Metodologia para Medir a Emissão de CH4, CO2 e H2S em Compostagem de Dejetos de Suínos        31999; NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES, 2003).O tempo selecionado para o presente estudo foi de 3minutos.De acordo com a literatura (ISHIMORI et al., 2009),o metodologia de câmara estática empregada emsuperfícies com fluxo de emissão de CH4 dentro dasfaixas encontradas na compostagem e com tempode acúmulo de 3 minutos, resultam em errosrelativos inferiores a 10%.A Figura 1 ilustra o sistema empregado para arealização das medidas de emissão nas leiras decompostagem.Figura 1. Desenho esquemático do método de medida de emissão de gases pela superfície de compostagem de dejetos desuínos.Em cada unidade experimental (leito decompostagem) foram efetuadas leituras dasemissões de gases em três pontos de coleta. Apóscada leitura, a câmara era retirada e arejada até“zerar” a leitura dos gases de interesse, o quecorrespondia à aproximadamente 1 minuto deintervalo.Abaixo, é mostrado um exemplo do perfil dos dadosregistrados pela leitura do equipamento empregadopara medir as emissões.Figura 2. Registro das medidas de emissão de gases de superfícies de leiras de compostagem utilizando câmaras estáticascom coletas de 3 minutos/ponto.Medidor de gasesCâmara estáticaSuperfície da compostagem4     Metodologia para Medir a Emissão de CH4, CO2 e H2S em Compostagem de Dejetos de SuínosOs dados medidos foram transformados conformeSommer e Moller (2000), empregando as equações:F = (V/A) (C/t)Onde V (m3) é o volume da câmara, A (m2) é a áreade emissão coberta pela câmara e C/t (mg/m3 min)é a taxa de aumento da concentração dos gases noheadspace da câmara ao longo do tempo(considerando t=0 o momento em que a câmara écolocada sobre a superfície de compostagem).Como o equipamento empregado realizou as leiturasem termos de % (v), foi necessário se fazer aconversão da unidade para massa (mg).Considerando uma aproximação com ocomportamento ideal, foi utilizada a equação deestado de gases ideais:PV = nRTOnde P (atm) corresponde à pressão ambiente, V (L)ao volume dos gases de interesse emitidos nointervalo de leitura (3 minutos), n (mol) do númerode moles dos gases emitidos, R (0,082 atm L mol-1K-1) à constante dos gases perfeitos e T (K) àtemperatura ambiente absoluta.A massa é obtida através da relação:n = m/MOnde m (g) é correspondente à massa de gás deinteresse e M (g/mol) é ao peso molecular do mesmo(Ex: CO2 = 44 g/mol e CH4 = 16 g/mol).O gráfico [F (mg/min.m2) x t (min)] obtido permiteestimar a emissão dos gases poluentes por umadeterminada área de superfície em um determinadointervalo de tempo, através da simples integraçãodos dados.Considerações finaisÉ importante ressaltar que para cada sistemaemissor, faz-se necessário avaliar a aplicabilidade dametodologia e se otimizar o tempo de pré-concentração na câmara, levando em consideraçãoos princípios analíticos pertinentes.O desenvolvimento de metodologias de menor custoe expeditas para estimar a emissão de gasespoluentes constitui-se em importante ferramentapara:1. Avaliar o andamento dos processos de tratamento,viabilizando as tomadas de decisão para medidascorretivas e preventivas a fim de assegurar osresultados esperados.2. Comparar como diferentes formas de manejo deresíduos (HIGARASHI et al., 2009), nutrição ou usode aditivos podem contribuir na mitigação dapoluição atmosférica, através de testescomparativos, objetivando definir as tecnologiasmais efetivas, as quais poderão vir a subsidiar asbases de um protocolo de boas práticas daprodução que considere também a redução doimpacto atmosférico.Referência BibliográficaNATIONAL  ACADEMY OF SCIENCES. Air Emissionsfrom Animal Feeding Operations. Washington DC:The National Academic Press, 2003. 264 p.NANGIA, V.; JANNI, K. A.; JACOBSON, J. D.Assessing feedlot odor impacts with OFFSET andGIS. ASAE Paper No014044. St. Joseph, Mich.:ASAE, 2001. 19 p.COSTA, F. S.; GOMES, J.; BAYER, C.; MIELNICZUK,J. Métodos para avaliação das emissões de gases deefeito estufa no sistema solo-atmosfera. CiênciaRural, v. 36, n. 2, p. 693-700, 2006.ISHIMORI, H.; ENDO, K.; YAMADA, M. Reliabilityevaluation for static chamber method at landfill sites.In: COMSOL CONFERENCE 2009, Boston.Proceedings. Boston: [s.n.], 2009.BERNAL, M. P.; ALBUQUERQUE, J. A.; MORAL, R.Composting of animal manures and chemical criteriafor composting maturity assessment: a review.Bioresource Technology, v.100, p. 5444-5453,2009.MANAHAM, S. E., 1999. Environmental Chemistry.7 ed. Boca Raton: CRC Press, 1999. 912 p.SOMMER, S. G.; MOLLER, H. B. Emissions ofgreenhouse during composting of deep litter from pigproductions – effect of straw content. Journal ofAgricultural Sciences, v. 134, p.327-335, 2000. Metodologia para Medir a Emissão de CH4, CO2 e H2S em Compostagem de Dejetos de Suínos        5HIGARASHI, M. M.; SARDÁ, L. G.; OLIVEIRA, P. A.V.; MULLER, S.; COMIN, J. J. Comparação daemissão de metano e gás sulfídrico entre duasformas de manejo de dejetos suínos – esterqueira ecompostagem. In: CONGRESO ARGENTINO DEINGENIERÍA RURAL Y II DEL MERCOSUR, 5, 2009,Rosário. Actas. Rosario: UNR Editora, 2009.ComunicadoTécnico, 479Exemplares desta edição podem ser adquiridos na:Embrapa Suínos e AvesEndereço: BR 153, Km 110,Distrito de Tamanduá, Caixa  Postal 21,89700-000, Concórdia, SCFone: 49 34410400Fax:   49 34410497E-mail: sac@cnpsa.embrapa.br1ª ediçãoVersão Eletrônica: (2010)Comitê dePublicaçõesRevisoresTécnicosExpedientePresidente: Gilberto Silber SchmidtMembros: Gerson N. Scheuermann, Jean C.P.V.B.Souza, Helenice Mazzuco, Nelson Morés e RejaneSchaefer .Suplentes: Mônica C. Ledur e Antônio L. GuidoniAirton Kunz e Juliano C. Corrêa Coordenação editorial: Tânia M.B. CelantEditoração eletrônica: Vivian FracassoNormalização bibliográfica: Claudia A. ArriecheRevisão gramatical: Jean C.P.V.B. Souza

Metodologia para medir a emissão de CH4, CO2 e H2S em compostagem de dejetos de suínos

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